聚氨酯胶粘接原理
A?金属?玻璃?陶瓷等的粘接
金属?玻璃等物质表面张力很高,属于高能表面,在PU胶粘剂固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键,在一定条件下能在粘接面上禁用词语,形成高表面张力胶粘层?一般来说,胶粘剂中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高,胶粘层的表面张力越大,胶越坚韧,能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较高?
含一NCO基团的胶粘剂对金属的粘接机理如下:
金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物),一NCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物,一NCO基团还能与金属水合物形成共价键等?
在无一NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键,并且以TDI?MDI为基础的聚氨酯胶粘剂含苯环,具有冗电子体系,能与金属形成配价键?金属表面成分较为复杂,与PU胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂?
玻璃?石板?陶瓷等无机材料一般由Ah09?S02?CaO和Na20 等成分构成,表面也含吸附水?羟基,粘接机理大致与金属相同o
B?塑料?橡胶的粘接
橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶粘剂或橡胶类胶粘剂改性的多异氰酸酯胶粘剂,胶粘剂中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀,多异氰酸酯胶粘剂分子量较小,可渗入橡胶表层内部,与橡胶中存在的活性氢反应,形成共价键?多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲,并且在加热固化时异氰酸酯会发生自聚,形成交联结构,与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络(IPI),因而胶粘层具有良好的物理性能?用普通的聚氨酯胶粘剂粘接橡胶时,由于各材料基团之间的化学及物理作用,也能产生良好的粘接?
PVC?PET?FRP等塑料表面的极性基团能与胶粘剂中的氨酯键?酯键?醚键等基团形成氢键,形成有一定粘接强度的接头?有人认为玻纤增强塑料(FRP)中含一OH基团,其中表面的一OH与PU胶粘剂中的一NCO反应形成化学粘接力?
非极性塑料如PE?PP,其表面很低,用极性的聚氨酯胶粘剂粘接时可能遇到困难,这可用多种方法对聚烯烃塑料进行表面处理加以解决?一种办法是用电晕处理,使其表面氧化,增加极性:另一种办法是在被粘的塑料表面上采用多异氰酸酯胶粘剂等作增粘涂层剂(底涂剂?底胶)?如熔融凹挤出薄膜在PET等塑料薄膜上进行挤出复合时,由于邢表面存在低聚合度的弱界面层,粘接强度不理想,使用底胶时,多异氰酸酯在热的聚乙烯表面上扩散,使弱界面层强化,复合薄膜则具有非常好的剥离强度?
C?织物?木材等的粘接
织物?木材等基材由纤维组成,而纤维具有一定的吸湿率,并且常含有醚键?酯键?酰胺键等极性键,以及羧基?羟基等?水和羟基容易与PU胶粘剂中一NCO基团反应,形成牢固的氨酯键和脲键等化学键,而纤维中的极性
基团与胶中的极性基团之间形成氢键,并且胶粘剂分子还容易渗入纤维之间?PU对于这类材料一般能形成牢固的粘接?
聚氨酯的粘接工艺
1. 表面处理
形成良好粘接的条件之一是对基材表面进行必要的处理?
被粘物表面常常存在着油脂?灰尘等弱界面层,受其影响,建立在弱界面层上的粘接所得粘接强度不易提高?对那些与胶粘剂表面张力不匹配的基材表面,还必须进行化学处理?表面处理是提高粘接强度的首要步骤之一?
2.清洗脱脂
一些金属?塑料基材的表面常常易被汗?油?灰尘等污染,另外,塑料表面还有脱模剂,所以这样的塑料与胶粘层仅形成弱的粘接界面?对聚氨酯胶粘剂来讲,金属或塑料表面的油脂与聚氨酯相容性差,而存在的水分会与胶粘剂中的一NCO基团反应产生气泡,使胶与基材接触表面积降低,且使胶粘层内聚力降低,因而粘接前必须进行表面清洗?干燥处理?一般是用含表面活性剂及有机溶剂的碱水进行清洗,再水洗干燥,或用有机溶剂(如丙酮?四氯化碳?乙醇等)直接清洗?对有锈迹的金属一般要先用砂纸?钢丝刷除去表面铁锈?
3.粗糙化处理
对光滑表面一般须进行粗糙化处理,以增加胶与基材的接触面积?胶粘剂渗入基材表面凹隙或孔隙中,固化后起“钉子?钩子?棒子”似的嵌定作用,可牢固地把基材粘在一起?常用的方法有喷砂?木锉粗化?砂纸打磨等?但过于粗糙会使胶粘剂在表面的浸润受到影响,凹处容易残留或产生气泡,反而会降低粘接强度?如果用砂磨等方法又容易损伤基材,所以宜采用涂底胶?浸蚀?电晕处理等方法改变其表面性质,使之易被聚氨酯胶粘剂粘接?
4.金属表面化学处理
对金属表面可同时进行除锈?脱脂?轻微腐蚀处理,可用的处理剂很多?一般是酸性处理液?如对铝?铝合金,可用重铬酸钾/浓硫酸/水(质量比约10/100/300)混合液,在70-12℃浸5-10min,水洗,中和,再水洗,干燥?
对铁可用浓硫酸(盐酸)与水1:1混合,室温浸5-10min,水洗,干燥?或用重铬酸钾/浓硫酸/水混合液处理
?
5. 塑料及橡胶的表面化学处理
多数极性塑料及橡胶只须对表面进行粗糙化处理及溶剂脱脂处理?不过聚烯烃表面能很低,可采用化学方法等增加其表面极性,有溶液氧化法?电晕法?氧化焰法等?
(1)化学处理液可用重铬酸钾/浓硫酸/水(质量比75/1500/12,或5g/55ml/8ml等配比),PP或PE于70℃浸1—10min或室温浸泡1.5h后,水洗?中和?水洗?干燥?
(2)电晕处理用高频高压放电,使塑料表面被空气中氧气部分氧化,产生羰基等极性基团?常常是几种表面处理方法相结合,如砂磨→腐蚀→清洗→干燥?
6. 上底涂剂
为了改善粘接性能,可在已处理好的基材表面涂一层很薄的底涂剂(底胶),底涂还可保护刚处理的被粘物表面免受腐蚀和污染,延长存放时间?
聚氨酯胶粘剂和密封胶常用的底涂剂有:聚氨酯清漆(如聚氨酯胶粘剂或涂料的稀溶液);多异氰酸酯胶粘剂(如PAPI稀溶液);有机硅偶联剂的稀溶液;环氧树脂稀溶液等?
7.胶粘剂的配制
单组分聚氨酯胶粘剂一般不需配制,可按操作要求直接使用,这也是单组分胶的使用方便之处?
对于双组分或多组分聚氨酯胶,应按说明书要求配制,若知道组分的羟基含量及异氰酸酯基的含量,各组分配比可通过化学计算而确定,异氰酸酯指数R=NCO/OH一般在0.5—1.4范围?一般来说,双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂配胶时,两组分配比宽容度比非溶剂型大一些,但若配胶中NCO基团过量太多,则固化不完全,且固化了的胶粘层较硬,甚至是脆性;若羟基组分过量较多,则胶层软粘?内聚力低?粘接强度差?无溶剂双组分胶配比的宽容度比溶剂型的小一些,这是因为各组分的初始分子量较小,若其中一组分过量,则造成固化慢且不易完全,胶层表面发粘?强度低?
已调配好的胶应当天用完为宜,因为配成的胶适用期有限?适用期即配制后的胶粘剂能维持其可操作施工的时间?粘度随放置时间而增大,因而操作困难,直至胶液失去流动性?发生凝胶而失效?不同品种?牌号的聚氨酯胶粘剂适用期不一样,从几分钟至几天不等?在工业生产上大量使用时,应预先做适用期试验?
若胶粘剂组分中含有催化剂,或为了加快固化速度在配胶时加入了催化剂,则适用期较短?另外,环境温度对适用期影响较大,夏季适用期短,冬季长?经氨酯级有机溶剂稀释的双组分聚氨酯胶,适用期可延长?一般溶剂型双组分胶粘剂如,软塑复合薄膜用双组分聚氨酯胶粘剂,适用期应大于8h(即一个工作日)?
若配好的胶当天用不完,可适当稀释,并上盖封闭,阴凉处存放,第二天上班时检查有无变浊或凝胶现象,若胶液外观无明显变化?流动性好,则仍可使用,一般可分批少量兑人新配的胶中?若已变质,则应弃去?
为了降低粘度,便于操作,使胶液涂布均匀,并有利于控制施胶厚度,可加入有机溶剂进行稀释?聚氨酯胶可用的稀释剂有丙酮?丁酮?甲苯?醋酸乙酯等?
加入催化剂能加快胶的固化速度?固化催化剂一般是有机锡类化合物?
8. 粘接施工
1.涂胶
涂布(上胶)的方法有喷涂?刷涂?浸涂?辊涂等,一般根据胶的类型?粘度及生产要求而决定,关键是保证胶层均匀?无气泡?无缺胶?
涂胶量(实际上与胶层厚度有关)也是影响剪切强度的一个重要因素,通常在一定范围内剪切强度较高?如果胶层太薄,则胶粘剂不能填满基材表面凹凸不平的间隙,留下空缺,粘接强度就低?当胶层厚度增加,粘接强
度下降?一般认为,搭接剪切试样承载负荷时,被粘物及胶层自己变形,胶层被破坏成—种剥离状态,剥离力的作用降低了表观的剪切强度值?
2.晾置
对于溶剂型聚氨酯胶粘剂来说,涂好胶后需晾置几分钟到数十分钟,使胶粘剂中的溶剂大部分挥发,这有利于提高初粘力?必要时还要适当加热,进行鼓风干燥(如复合薄膜层压工艺)?否则,由于大量溶剂残留在胶中,固化过程容易在胶层中形成气泡,影响粘接质量?对于无溶剂聚氨酯胶粘剂来说,涂胶后即可将被粘物贴合
?
3.粘接
这一步骤是将已涂过胶的被粘物粘接面贴合起来,也可使用夹具固定粘接件,保证粘接面完全贴合定位,必要时施加一定的压力,使胶粘剂更好地产生塑性流动,以浸润被粘物表面,使胶粘剂与基材表面达到最大接触?
9.胶粘剂的固化
大多数聚氨酯胶粘剂在粘接时不立即具有较高的粘接强度,还需进行固化?所谓固化就是指液态胶粘剂变成固体的过程,固化过程也包括后熟化,即初步固化后的胶粘剂中的可反应基团进一步反应或产生结晶,获得最终固化强度?对于聚氨酯胶粘剂来说,固化过程是使胶中NCO基团反应完全,或使溶剂挥发完全?聚氨酯分子链结晶,使胶粘剂与基材产生足够高的粘接力的过程?聚氨酯胶粘剂可室温固化,对于反应性聚氨酯胶来说,若室温固化需较长时间,可加催化剂促进固化?为了缩短固化时间,可采用加热的方法?加热不仅有利于
胶粘剂本身的固化,还有利于加速胶中的NCO基团与基材表面的活性氢基团相反应?加热还可使胶层软化,以增加对基材表面的浸润,并有利于分子运动,在粘接界面上找到产生分子作用力的“搭档”?加热对提高粘接力有利?一种双组分聚氨酯胶粘剂粘接钢板,在不同固化温度?时间时的粘接强度?
固化的加热方式有烘箱或烘道?烘房加热,夹具加热等?对于传热快的金属基材可采用夹具加热,胶层受热比烘箱加热快?
加热过程应以逐步升温为宜?溶剂型聚氨酯胶要注意溶剂的挥发速度?在晾置过程中,大部分溶剂已挥发掉,剩余的溶剂慢慢透过胶粘层向外扩散,若加热过快则溶剂在软化了的胶层中气化鼓泡,在接头中形成气泡,严重的可将大部分未固化?呈流粘态的胶粘剂挤出接头,形成空缺会影响粘接强度?对于双组分无溶剂胶粘剂及单组分湿固化胶粘剂,加热也不能太快,否则NCO基团与胶中或基材表面?空气中的水分加速反应,产生的CO2气体来不及扩散,而胶层粘度增加很快,气泡就留在胶层中?
单组分湿固化聚氨酯胶粘剂主要靠空气中的水分固化,故应维持一定的空气湿度,宜以室温缓慢固化为宜?若空气干燥,可甲平少量水分于涂胶面,以促进固化?若胶被夹于干燥?硬质的被粘物之间,且胶层较厚时,界面及外界的水分不易渗入胶中,则易固化不完全,这种情况下可以在胶中注入极少量水分?
聚氨酯胶的配方设计
胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的,对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,要考虑到所制成的胶粘剂的施工性(可操作性)?固化条件及粘接强度?耐热性?耐化学品性?耐久性等性能要求? 1.聚氨酯分子设计——结构与性能
聚氨酯由于其原料品种及组成的多样性,因而可合成各种各样性能的高分子材料?例如从其本体材料(即不
含溶剂)的外观性严主讲,可得到由柔软至坚硬的弹性体?泡沫材料?聚氨酯从其本体性质(或者说其固化物)而言,基本上届弹性体性质,它的一些物理化学性质如粘接强度?机械性能?耐久性?耐低温性?耐药品性,主
要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构?所以,要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,首先要进行分子设计,即从化学结构及组成对性能的影响来认识?有关聚氨酯原料品种及化学结构与性能的关系?
2. 从原料角度对PU胶粘剂制备进行设计
聚氨酯胶粘剂配方中一般用到三类原料:一类为NCO类原料(即二异氰酸酯或其改性物?多异氰酸酯),一类
为oH类原料(即含羟基的低聚物多元醇?扩链剂等,广义地说,是含活性氢的化合物,故也包括多元胺?水等),另有一类为溶剂和催化剂等添加剂?从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,其方法有下述两种?(1).由上述原料直接配制
最简单的聚氨酯胶粘剂配制法是0H类原料和NCO类原料(或及添加剂)简单地混合?直接使用?这种方法在聚氨酯胶粘剂配方设计中不常采用,原因是大多数低聚物多元醇分子量较低(通常聚醚 Mr<6000,聚酯
Mr<3000),因而所配制的胶粘剂组合物粘度小?初粘力小?有时即使添加催化剂,固化速度仍较慢,并且固化
物强度低, 实用价值不大?并且未改性的TDI蒸气压较高,气味大?挥发毒性大,而MDI常温下为固态,使用不方便,只有少数几种商品化多异氰酸酯如PAPl?Desmodur R?Desmodur RF?Coronate L等可用作异氰酸酯原料?
不过,有几种情况可用上述方法配成聚氨酯胶粘剂?例如:(1)由高分子量聚酯(Mr5000-50000)的有机溶液与多异氰酸酯溶液(如Coronate L)组成的双组分聚氨酯胶粘剂,可用于复合层压薄膜等用途,性能较好?这是因为其主成分高分子量聚酯本身就有较高的初始粘接力,组成的胶粘剂内聚强度大;(2)由聚醚(或聚酯)或
及水?多异氰酸酯?催化剂等配成的组合物,作为发泡型聚氨酯胶粘剂?粘合剂,用于保温材料等的粘接?制造等,有一定的实用价值?
(2).NCO类及OH类原料预先氨酯化改性
如上所述,由于大多数低聚物多元醇的分子量较低,并且TDI挥发毒性大,MDI常温下为固态,直接配成胶一般性能较差,故为了提高胶粘剂的初始粘度?缩短产生一定粘接强度所需的时间,通常把聚醚或聚酯多元醇
与TDI或MDI单体反应,制成端NCO基或OH基的氨基甲酸酯预聚物,作为NCO成分或OH成分使用?
3. 从使用形态的要求设计PU胶
从聚氨酯胶粘剂的使用形态来分,主要有单组分和双组分?
A.单组分聚氨酯胶粘剂
反应粘粘接原理
一、粘接原理；高分子自粘卷材上的防水胶膜-丙烯酸脂单体通过水泥浆与混凝土结实 地板部牢固粘接，使卷材本体长链分子含有丰富的亲水链锻，这些链锻形成的游离键相当于“爪子”一样能伸入基层表面的空隙中，牢牢的抓紧基面。水泥在水化过程中产生胶体反映，其表面的微观结构为多孔结构，蠕动分子的亲水链锻可以直接伸进水泥胶体的孔缝中，使之和混凝土融合在一起成为混凝土外表的皮肤。所以高分子反应型自粘方式卷材既适应于干燥机层面又可适应于潮湿基面，对水泥基面和混凝土有良好的粘接效果，能使卷材和基层有效地形成一个整体。 二、防水卷材的反应材料分子呈长链型线性结构，其物料形态介于固体和液体之间，分 子间健能较弱，在外力的作用下长链分子可以弯曲变形，分子间可以相互滑动，而其物理和化学性能均不发生变化，这使卷材具有良好的柔软和外力自流平性，能自我化解内应力。 三、自粘卷材的特点 1、不用粘接剂，也不须加热烤至融化，只需撕去隔离膜即可牢固地粘接在基层上，施工方便安全环保且施工速度快质量好。 2、具有橡胶弹性，延伸率极佳，很好地适应基层的变形和开裂。 3、极具特色的自愈功能，能自行愈合较小的穿刺破损，在遭遇穿刺或硬物嵌入时，会自动与这些物体合为一体，保持良好的防水性能。 4、具有优异的对基层的粘接力，粘接力往往大于粘合面外断裂，确保搭接严密可靠，天衣无缝。 5、施工安全，不污染环境，施工简便干净，容易做到现场文明施工。 6、除主体材料外，表面材料高分子膜也具有良好的防水性和很高的强度，防水具有双重保险。 7、该卷材具有很好的耐酸、耐碱、耐化学腐蚀，在各种环境中具有优良的耐老化性能。 四、应用范围 适用于工业与民用建筑的屋面、地下室、室内、市政工程和蓄水池、游泳次以及地铁隧道防水。还适用于木结构和金属结构屋面的防水工程。特别适用于需要冷施工的军事设施和不宜动火的石油库、化工厂、纺织厂、粮库等防水工程。 五、注意事项 1、不要把非暴露型的卷材用于用于暴露的使用环境。 2、不要在冻结的基层上铺贴自粘卷材。 3、不能在被污染和含水率较高的基层上施工。 4、自粘卷材的包装和隔离纸只能在铺贴前和铺贴时除去。 5、其他厂家的配套材料，未经验证，不要适用于本产品。
胶粘剂粘接原理(终审稿)
胶粘剂粘接原理 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
粘接原理 1、机械理论机械理论认为，胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内，并排除其界面上吸附的空气，才能产生粘接作用。在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时，机械嵌定是重要因素。胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好，这是因为（1）机械镶嵌；（2）形成清洁表面；（3）生成反应性表面；（4）表面积增加。由于打磨确使表面变得比较粗糙，可以认为表面层物理和化学性质发生了改变，从而提高了粘接强度。 2、吸附理论吸附理论认为，粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿，要使胶粘剂润湿固体表面，胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张 力，胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿（γ SV =γ SL +γ LV cosθ。γ SV ， γ SL ，γ LV 各代表了固气接触，固液接触和液气接触。θ为0o表示完全浸润）。如果 胶粘剂在表面的凹处被架空，便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积，从而降低了 接头的粘接强度。 许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物，而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低 （即γ SV 要大），这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因，而对于未经处理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。 通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触，主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型： 1）离子键 2）共价键 3）金属键
胶水的种类及性能
1.什么叫胶水: 胶水就是能够粘接二个物体的物质。胶水不是独立存在的，它必须涂在二个物体之间才能发挥粘接作用。 2.胶水的粘度（cps）： 胶水的粘度用布氏粘度计测出，单位是"cps厘泊"。胶水的粘度的读数一般在300～30000cps之间。在水溶性的粘合剂中，固体含量并不决定胶的粘度，而在于胶水的配方内的增塑剂、增粘剂等等，影响胶水的粘度值。一般情况下周围的环境温度越高"粘度↓"，"温度↓粘度↑"。水在27℃时的粘度为"1"。 3．胶水的流动性（流变性）： 利用低及高转动力以测其粘度值然后取其比率。一般胶水的流动性为1.5～3较好。胶水的粘度同它的流变性有很大的关系。对胶水"搅动↑稀度↓"。尤其是水溶性胶水，越搅越稀。胶水的涂布特性跟流变性的关系：小于1最难涂布；0～1.5浊流现象；1.5～3良好的涂布性（流变性也最好）；大于3过稀； 4．最低成膜温度（MFT）： 在某个温度下，粘合剂里的水份全部挥发后，由液态转变为固态的临界状态下它的成膜温度。这时，干涸的胶层很脆且不具有内聚力。 5．成膜速度： 从涂胶到在两个基材中形成胶膜的有效结合时间。它受以下因素影响； ☆粘合剂内的水份散发时间（时间短成膜快） ☆高基材孔积率（孔积率大有效结合时间快）。 ☆粘合剂的涂布量（量大，结合时间慢）。 ☆粘合剂的配方、固含、等等都会影响成膜速度。 6．胶的养生期： 胶水在两个基材中形成膜后，随着时间的延续而形成了结合力。在这段时间内，最低的结合力形成的时间是最重要的。在最低结合力形成后，我们就可以做其它的工作了，它不会影响胶水最终用品的表现。随着时间的增加，在一段时间后胶的结合力的形成是最完全的，结合力是平稳的，这就是最高结合力。由最低结合力到最高结合力的时间就是胶水的养生期。一般胶水的最低结合力是24小时。养生期1-7天。使用中的环境温度、不同的粘接材料都将影响胶水的养生期7．胶水的防水等级： 胶水的防水等级分为四级，地板用胶水的防水等级应在3级以上。 1级：一般的防水； 2级：室内弱防水； 3级：室内强防水； 4级：室外的防水。 FDA标准：指"国际亲近人体无公害"标准。 8．胶水的耐溶剂性： 用"丙酮"（油漆中的主要成分）测试胶水对丙酮的反映。涂油漆后，油漆中溶剂对胶膜的溶胀率。越大胶水的质量就越差。质量差的胶水在有"丙酮"存在的高温环境下，半个小时左右胶水的胶膜就会慢慢变黑，胶膜的内聚力下降。 9．胶膜的颜色对胶的粘结力有没有影响？ 胶水的胶膜是透明的或是乳白的，这都是很正常的它不会影响胶水的粘结力（发黑、乳白发胀对胶水的粘结力有影响）。一般情况下，在加了阻水的填充剂后的胶水，其胶膜的透明度较差，但它不会影响胶水的效力。 10.水溶性胶水的粘接原理：
胶粘剂的基本理论01
胶粘剂的基本理论 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。 一、吸附理论 人们把固体对胶粘剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。吸附理论认为，粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿，要使胶粘剂润湿固体表面，胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力，胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿。如果胶粘剂在表面的凹处被架空，便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积，从而降低了接头的粘接强度。 许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物，而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低，这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因，而对于未经处理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。 通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触，主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型：（1）离子键（2）共价键（3）金属键（4）范德华力胶粘剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 二、化学键形成理论 化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用力高得多；化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。但化学键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化`件，所以不可能做到使胶粘剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。 三、弱界层理论 当液体胶粘剂不能很好浸润被粘体表面时，空气泡留在空隙中而形成弱区。又如，当中含杂质能溶于熔融态胶粘剂，而不溶于固化后的胶粘剂时，会在固体化后的胶粘形成另一相，在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层（WBL）。产生WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。 四、扩散理论 两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶粘剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘，因为聚合物很难向这类材料扩散。 五、静电理论 当胶粘剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时，电子会从供给体（如金属）转移到接受体（如聚合物），在界面区两侧形成了双电层，从而产生了静电引力。
常见的胶黏剂及其粘结机理
一、胶黏剂的定义： 通过界面的黏附和内聚等作用， 能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的 或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。 二、胶黏剂的分类： 胶黏剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；按形态可分为水溶型、水乳型、 溶剂型以及各种固态型等；从胶黏剂的应用领域来分，则胶黏剂主要分为土木建筑、纸张与植物、汽车、飞机和船舶、电子和电气以及医疗卫生用胶黏剂等种类。所以用途不同的胶黏剂的作用机理也是大不一样的，下面就各种材料：木材、玻璃、金属、纸张和塑料的粘结机理做以简单的介绍。 三、六大胶粘理论 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。
1、吸附理论： 人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程： 第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利 于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。胶黏剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 2、化学键形成理论: 化学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用力高得多；化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。但化学键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化`件，所以不可能做到使胶黏剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。 3、弱界层理论：
常见胶粘剂及其作用原理
胶粘剂 胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。 胶粘剂的分类 胶粘剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。合成化学工作者常喜欢将胶粘剂按粘料的化学成分来分类 热塑性纤维素酯、烯类聚合物（聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯等）、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等类 热固性环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺等类 合成橡胶型氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁钠橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶等类 橡胶树脂剂酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚硫胶等类 胶粘理论 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。
因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。 吸附理论 人们把固体对胶粘剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为： 粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶粘剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程： 第一阶段是液体胶粘剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶粘剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。 根据计算，由于范德华力的作用，当两个理想的平面相距为10Å时，它们之间的引力强度可达10-1000MPa；当距离为3-4Å时，可达100-1000MPa。这个数值远远超过现代最好的结构胶粘剂所能达到的强度。因此，有人认为只要当两个物体接触很好时，即胶粘剂对粘接界面充分润湿，达到理想状态的情况下，仅色散力的作用，就足以产生很高的胶接强度。可是实际胶接强度与理论计算相差很大，这是因为固体的力学强度是一种力学性质，而不是分子性质，其大小取决于材料的每一个局部性质，而不等于分子作用力的总和。计算值是假定两个理想平面紧密接触，并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时，也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。 胶粘剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 化学键形成理论
粘胶剂的基本理论
东莞星宇材料粘胶剂的基本理论 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。 一、吸附理论 人们把固体对胶粘剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶粘剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程：第一阶段是液体胶粘剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶粘剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5?时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。 根据计算，由于范德华力的作用，当两个理想的平面相距为10?时，它们之间的引力强度可达10-1000MPa；当距离为3-4?时，可达100-1000MPa。这个数值远远超过现代最好的结构胶粘剂所能达到的强度。因此，有人认为只要当两个物体接触很好时，即胶粘剂对粘接界面充分润湿，达到理想状态的情况下，仅色散力的作用，就足以产生很高的胶接强度。可是实际胶接强度与理论计算相差很大，这是因为固体的力学强度是一种力学性质，而不是分子性质，其大小取决于材料的每一个局部性质，而不等于分子作用力的总和。计算值是假定两个理想平面紧密接触，并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时，也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。 胶粘剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 二、化学键形成理论 化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用力高得多；化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。但化学键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化`件，所以不可能做到使胶粘剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。 三、弱界层理论
胶粘剂粘接原理
粘接原理 1、机械理论认为，胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内，并排除其界面上吸附的空气，才能产生粘接作用。在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时，机械嵌定是重要因素。胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好，这是因为 （1）机械镶嵌； （2）形成清洁表面； （3）生成反应性表面； （4）表面积增加。由于打磨确使表面变得比较粗糙，可以认为表面层物理和化学性质发生了改变，从而提高了粘接强度。 2、吸附理论认为，粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿，要使胶粘剂润湿固体表面，胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力，胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿（γ SV=γ SL+γ LVcosθ。γ SV，γ SL，γ LV各代表了固气接触，固液接触和液气接触。θ为0o表示完全浸润）。如果胶粘剂在表面的凹处被架空，便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积，从而降低了接头的粘接强度。 许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物，而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低（即γ氟塑料很难粘接。
通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触，主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型： 1）离子键 2）共价键 3）金属键 4）xx力 3、扩散理论认为，粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时，扩散理论基本是适用的。热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。 4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力，即相互分离的阻力。当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在，则是对该理论有力的证实。 5、弱边界层理论认为，当粘接破坏被认为是界面破坏时，实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境，或三者之间任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近，并与被粘物结合不牢，在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。 当发生破坏时，尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。，这就SV要大）是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因，而对于未经处理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边界层效应的实例，聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物，使其界面存在弱边界层所承受的破坏应力很少。如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂质，则粘接强度获得很大的提高，事实业已证明，界面上确存在弱边界层，，致使粘接强度降低。 粘接原理 目前已提出的粘接理论主要有：
粘接的基本原理
概述 1. 胶粘剂的发展 2. 胶粘剂的优缺点 3. 粘接力的产生范德华力 A. 物质分子间作用力表面张力和表面自由能 B. 化学键力浸润和扩展 C. 界面静电引力吸附作用与吸附理论 D. 粘接的三大理论静电作用和静力理论 扩散作用和扩散理论 4. 影响粘接强度的因素 A. 物理因素 B. 化学因素 5. 表面处理对铝合金粘接性的影响
概述 一、概述 1. 古时代，人类就知道利用粘液为自己造福，如糯米糊加上填料造建宝塔和密封棺椁。到秦朝修建万里长城就是以糯米糊为基料的胶粘剂将砖叠而成，再如骨胶就动物骨经石灰处理和水浸后得到了骨胶，用作填缝隙及木器，弓箭和铠甲的胶粘剂，还在骨胶里加木烟灰制成墨。中国人很早就用血朊、松香、树汁制成各种胶粘剂。 善于航海的腓尼基人得力于胶粘剂才造出经受风暴的航海船只，古埃及的金字塔，法老墓和木乃伊，如果没胶粘剂是不可能将这些文物保存不到今天的。 到17世纪，人们才开始建立工厂，专门生产胶粘剂，这些胶粘剂主要是采用骨胶，酪元，血朊，淀粉糊和大豆蛋白来制造，这些胶粘剂主要用于木制品，印刷，裱糊装潢。而且也用于早期的航空工业，布和胶制机翼这些胶粘剂都是亲水的，就出现了耐水性，耐霉菌性差，不宜在湿热条件下使用。 随着工业的发展，人类开始寻找耐水，耐霉菌的胶粘剂，化学合成的酚酪树脂成功地替代酪朊，成为航空工业的主要胶粘剂。18世纪至20世纪的100年间又相继出现了天然乳胶胶粘剂，烟片配制的胶粘剂，20世纪30年代又出现了现代橡胶，纤维素类和醇酸树脂类胶粘剂。 受二次世界大战的刺激，酚醛树脂胶粘剂很快就发展了许多改性品种，如缩醛-酚醛、氯丁-酚醛、丁腈-酚醛、间苯二酚中醛树脂，糠醇树脂。其中缩醛-酚醛树脂的牌号Redux 粘剂用于占斗机主翼，在飞行中被粘金属因疲劳易断裂时粘接部位仍完好。1944年英国大黄锋型歼击机使用合成胶粘剂。60年代中期包括鬼怪式、三叉、海盗B58。这说明粘接结构件能具有优异的力学性能，这个时期内出现许多新胶粘剂，如环氧树脂、多异氰酸酯、聚醋酸乙烯、三聚氰胺、甲醛和氯化橡胶等为基料的胶粘剂，特别是性能优异的环氧树脂类胶粘剂，在二次世界大战后，胶粘剂有更大的发展，战后40年间，聚氨酯，丙烯酸酯类，聚烯烃弹性体，含硅、氟、钛其他元素的胶粘剂，聚苯醚、聚苯硫醚都有很大的发展。现代生活中，胶粘剂广泛应用于人类生活的各个领域，如医学上，人体骨骼，牙齿修补；以如在服装行业中衣服和粘接和衣服防护；还在食品，建筑行业，地铁的防震和防水，地面各车轫的密封等。我们可设想世上如果没有胶粘剂，现代的飞机，飞船和人造卫星不知要推迟多久才能升空。 所以人类的现代文明是离不开胶粘剂和粘接。
粘合剂概述
在橡胶工业中橡胶与骨架材料之间的粘结十分重要，它们之间的黏合水平决定了产品的性能和使用寿命，因此黏合体系也是十分重要特种配合体系。 一、黏合体系的分类及几个术语的含义 黏合又称粘结、胶接、黏着等，是指将两个材料或物件（可同种，也可不同种）粘在一起的过程。关于黏合物质的名称有多种，如增黏剂、胶黏剂、黏合剂、粘结剂等。①增黏剂是指添加橡胶、塑料或胶黏剂中的配合剂，主要用于制品成型操作，提高未硫化胶之间的粘合性。 ②胶粘剂是指使将两种或两种以上的制件（或材料）链接在一起的一类物质，多是胶液或胶膜形式。③直接黏合剂是指直接配入胶料中的配合剂，在硫化时使被粘表面之间产生化学键合或强烈的物理吸附，形成牢固的界面层，主要用于含骨架材料的复合制品如轮胎等。下面仅就橡胶工业领域中应用的黏合剂进行分类。 松香树脂：脱氢松香酸、脱羟松香、氢化松香甘油酯等 天然树脂萜烯树脂：多萜树脂、萜烯-酚醛树脂 妥尔油：100%妥尔油、聚合妥尔油、氢化妥尔油增黏剂 烷基酚醛树脂：如对-叔丁基酚-甲醛树脂、对-叔辛基苯 酚甲醛树脂、对-叔辛基苯酚乙炔树脂、 合成树脂改性烷基酚醛树脂 石油树脂：C5树脂、C9树脂、苯乙烯-茚树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、古马隆-茚树脂等 黏合剂其他：如聚异丁烯树脂、Rx-80树脂 间甲白体系：如黏合剂HTM、HMMM、RA；间苯二酚、RS、RE、R-80、RF；RH、RL等直接黏合剂钴盐体系：如环烷酸钴、硬脂酸钴、乙酸钴、硼酰化钴等 其他体系：三臻体 树脂型：环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯等胶黏剂 胶黏剂橡胶型：氯丁橡胶胶黏剂、丁腈橡胶胶黏剂、改性天然橡胶胶黏剂、氯磺化聚乙烯胶黏剂、聚硫橡胶胶黏剂、羧基橡胶胶黏剂、丁基橡胶胶黏剂、硅橡胶胶黏剂、聚氨酯橡胶胶黏剂等 混合型：橡胶-橡胶、橡胶-树脂、树脂-树脂 其他类：偶联剂体系，如硅烷类Chemlock黏合剂；多异氰酸酯 二、黏合的基本原理 粘合剂粘结两种材料时，首先黏合剂要与被粘物表面充分接触，其次黏合剂与被粘物之间要形成足够的黏附力才能形成牢固度符合要求的黏合界面。 1、固体的表面特征 由于固体表面分子力场不平衡，所以有表面能。不同类型固体表面能不同。 常用的烷基酚醛树脂之所以能增加未硫化胶的粘性 三、粘合机理 由胶黏剂与被粘物形成的粘合存在着吸附作用与吸附理论、静电作用与静电理论和扩散作用与扩散理论这三种理论解释。 1、吸附作用与吸附理论
粘合剂粘合原理
粘合剂粘合原理 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。 吸附理论 人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程：第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。 根据计算，由于范德华力的作用，当两个理想的平面相距为10Å时，它们之间的引力强度可达10-1000MPa；当距离为3-4Å时，可达100-1000MPa。这个数值远远超过现代最好的结构胶黏剂所能达到的强度。因此，有人认为只要当两个物体接触很好时，即胶黏剂对粘接界面充分润湿，达到理想状态的情况下，仅色散力的作用，就足以产生很高的胶接强度。可是实际胶接强度与理论计算相差很大，这是因为固体的力学强度是一种力学性质，而不是分子性质，其大小取决于材料的每一个局部性质，而不等于分子作用力的总和。计算值是假定两个理想平面紧密接触，并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时，也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。
胶粘剂粘接理论
粘接理论 1、机械理论机械理论认为，胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内，并排除其界面上吸附的空气，才能产生粘接作用。在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时，机械嵌定是重要因素。胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好，这是因为（1）机械镶嵌；（2）形成清洁表面；（3）生成反应性表面；（4）表面积增加。由于打磨确使表面变得比较粗糙，可以认为表面层物理和化学性质发生了改变，从而提高了粘接强度。 2、吸附理论吸附理论认为，粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿，要使胶粘剂润湿固体表面，胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力，胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿。如果胶粘剂在表面的凹处被架空，便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积，从而降低了接头的粘接强度。 许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物，而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低，这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因，而对于未经处理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触，主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型（1）离子键
（2）共价键 （3）金属键 （4）范德华力 3、扩散理论扩散理论认为，粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时，扩散理论基本是适用的。热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。 4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力，即相互分离的阻力。当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在，则是对该理论有力的证实。 5、弱边界层理论弱边界层理论认为，当粘接破坏被认为是界面破坏时，实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境，或三者之间任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近，并与被粘物结合不牢，在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。当发生破坏时，尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。 聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边界层效应的实例，聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物，使其界面存在弱边界层所承受的破坏应力很少。如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂质，则粘接强度获得很大的提高，事实业已证明，界面上确存在弱边界层，，致使粘接强度降低。
2020年常见的胶黏剂及其粘结机理
作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13 一、胶黏剂的定义： 通过界面的黏附和内聚等作用， 能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的 或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。 二、胶黏剂的分类： 胶黏剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；按形态可分为水溶型、水乳型、 溶剂型以及各种固态型等；从胶黏剂的应用领域来分，则胶黏剂主要分为土木建筑、纸张与植物、汽车、飞机和船舶、电子和电气以及医疗卫生用胶黏剂等种类。所以用途不同的胶黏剂的作用机理也是大不一样的，下面就各种材料：木材、玻璃、金属、纸张和塑料的粘结机理做以简单的介绍。 三、六大胶粘理论 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互
作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。 1、吸附理论： 人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程： 第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利 于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。胶黏剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 2、化学键形成理论: 化学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用力高得多；
粘接理论
粘接理论 一、机械理论 机械理论是最早提出的粘接理论，这种理论认为胶黏剂渗入被粘物凸凹不平的多孔表面内，丙排除其界面上吸附的空气，固化产生锚合、钩合、锲合等作用，使胶黏剂与被粘物结合在一起。胶黏剂粘接经机械粗糙化处理材料的效果比表面光滑的材料效果好，因此，它无法解释致密被粘物如玻璃、金属等粘接的缘由。 二、吸附理论 吸附理论曾是较为流行的理论，它认为粘接是与吸附现象类似的表面过程。胶黏剂的大分子通过链段分子与分子链的运动，逐渐向被粘物表面迁移，极性基团靠近，当距离笑语0.5nm时，原子、分子或原子团之间必然发生相互作用，产生分子间力，这种力称做范德华力。固体表面由于范德华力的作用能吸附液体和气体，这种作用称为物理吸附。范德华力包括偶极力，诱导力和色散力，有时由于电负性的作用还会产生氢键力，从而形成粘接。吸附理论将粘接看作是一种表面过程，是以分子间力为基础的。 三、扩散理论 扩散理论又称为分子渗透理论，它认为聚合物的粘接是由扩散作用形成的。由于聚合物的链状结构和柔性，使胶黏剂大分子的链段通过热运动引起相互扩散，大分子缠结交织，类似表层的相互溶解过程，固化后则粘接在一起。如果胶黏剂能以溶液形式涂于被粘物表面，而被粘物又能在此溶剂中溶胀或溶解，彼此间的扩散作用更易进行，粘接强度则会更高。因此，溶剂或热的作用能促进相溶聚合物之间的扩散作用，加速粘接的完成和强度的提高。扩散理论主要用来解释聚合物之间的粘接，无法加上聚合物与金属粘接的过程。 四、静电理论 静电理论又叫双电层理论，它认为在胶黏剂与被粘物接触的界面上形成双电层，由于静电的相互吸引而产生粘接。但双电层的静电吸引力并不会产生足够的粘接力，甚至对粘接力的贡献是微不足道的。静电理论无法解释性能相同或相近的聚合物之间的粘接。 五、弱边界层理论 妨碍粘接作用形成并使粘接强度降低的表面层称为弱边界层，不仅聚合物表面存在，纤维、金属等表面也都存在着弱边界层。弱边界层来自胶黏剂、被粘物环境或三者的任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近，并与被粘物结合不牢，在胶黏剂和被粘物中都可能出现弱边界层。当发生破坏时，看起来是发生在胶黏剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。
胶粘剂原理
胶粘剂原理 主剂是胶粘剂的主要成分，主导胶粘剂粘接性能，主剂由高聚物构成，要求具有良好的粘附性和润湿性等。可作为粘料的物质有: 1.天然高分子，如淀粉、骨胶、鱼胶等。 2.合成树脂，如尿醛树脂、酚醛、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲醛。 3.无机粘料，如硅酸盐、磷酸盐等。 胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。 吸附理论 理论认为:粘接力的主要来源是粘接体系的分子间作用力，即范德华引力和氢键。当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5?时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。 分子间作用力是提供粘接力的主要因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 化学键理论 化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用等的研究，均证明有化学键的生成。此外，还有扩散理论和静电理论等，但都非主导作用。 生活就像化学反应，有无数种的可能性和路线设计，但我们要遵重客观规律并去生成那些最有价值的东西； 生活就像化学反应，有时难以进行并非此路不通，可能需要加加热或找个催化剂，即改变一下条件和方式； 生活就像化学反应，有时表面千变万化轰轰烈烈我们以为改变了很多，但其实一些最根本的东西并没有变化； 生活就像化学反应，无论表面上怎样千变万化推陈出新，背后总是有因有果有规可循； 生活就像化学反应，若遇到不合适的对方，任凭你怎样认真努力和耐心都不会有想要的结果；生活就像化学反应，无论你爱或不爱也无论你理解或不理解，它都客观地存在于那里。。。
聚氨酯胶粘剂的粘接机理
聚氨酯胶粘剂的粘接机理 聚氨酯胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分，具有优异的性能，在许多方面都得到了广泛的应用，是八大合成胶粘剂中的重要品种之一，适用于各种结构性粘合领域。 大家可能会好奇，聚氨酯胶粘剂的粘结力度这么强，粘结材料的种类又是这么广泛，那么它究竟是如何将各种材料粘结在一起的呢？下面，洛阳天江化工新材料有限公司就聚氨酯胶粘剂粘结材料种类的不同将聚氨酯胶粘剂的粘结机理概括为了以下几类： 一、金属、玻璃、陶瓷等的粘接 金属、玻璃等物质表面张力很高，属于高能表面，在聚氨酯胶粘剂固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键，在一定条件下能在粘接面上聚集，形成高表面张力胶粘层。一般来说，胶粘剂中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高，胶粘层的表面张力越大，胶越坚韧，能与金属等基材很好地匹配，粘接强度一般较高。 1、含－NCO基团的胶粘剂对金属的粘接机理如下： 金属表面一般存在着吸附水（即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物），－NCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物，－NCO基团还能与金属水合物形成共价键等。 2、在无－NCO场合，金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键，并且以TDI、MDI为基础的聚氨酯胶粘剂含苯环，具有冗电子体系，能与金属形成配价键。金属表面成分较为复杂，与聚氨酯胶之间形成的各种化学键或次价键（如氢键）的类型也很复杂。 3、玻璃石板陶瓷等无机材料一般由SO2、CaO和Na2O等成分构成，表面也含吸附水羟基，粘接机理大致与金属相同。 二、塑料橡胶的粘接 橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶粘剂或橡胶类胶粘剂改性的多异氰酸酯胶粘剂，胶粘剂中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀，多异氰酸酯胶粘剂的分子量较小，可渗入橡胶表层内部，与橡胶中存在的活性氢发生反应，形成共价键。此外，多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲，并且在加热固化时异氰酸
聚氨酯粘接机理
聚氨酯粘接机理
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聚氨酯粘接原理 一、金属、玻璃、陶瓷等的粘接 金属、玻璃等物质表面张力很高,属于高能表面,在异氰酸酯胶ＰU胶水固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键,在一定条件下能在粘接面上聚集,形成高表面张力胶粘层。一般来说,胶水中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高,胶粘层的表面张力越大,胶越坚韧，能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较高。 含一NCＯ基团的异氰酸酯胶胶水对金属的粘接机理如下: 金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物),一ＮCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物,一NCO基团还能与金属水合物形成共价键等。 在无一NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键,并且以TDI、MDＩ为基础的聚氨酯胶水含苯环,具有冗电子体系,能与金属形成配价键。金属表面成分较为复杂,与PU胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂。 玻璃、石板、陶瓷等无机材料一般由Aｈ０９、Ｓ0２、CaO和Ｎa20 等成分构成,表面也含吸附水、羟基,粘接机理大致与金属相同。 二、塑料、橡胶的粘接 橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶水或橡胶类胶水改性的多异氰酸酯胶水,胶水中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀,多异氰异氰酸酯胶酸酯胶水分子量较小,可渗入橡胶表层内部,与橡胶中存在的活性氢反应,形成共价键。多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲,并且在加热固化时异氰酸酯会发生自聚,形成交联结构，与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络（IPI），因而胶粘层具有良好的物理性能。用普通的异氰酸酯胶聚氨酯胶水粘接橡胶时，由于各材料基团之间的化学及物理作用,也能产生良好的粘接。 ＰVC、PET、FＲP等塑料表面的极性基团能与胶水中的氨酯键、酯键、醚键等基团形成氢键,形成有一定粘接强度的接头。有人认为玻纤增强塑料(ＦRＰ）中含一OH基团,其中表面的一OH与PＵ胶水中的一ＮCO 反应形成化学粘接力。 非极性塑料如PE、PP,其表面很低，用极性的异氰酸酯胶聚氨酯胶水粘接时可能遇到困难,这可用多种方法对聚烯烃塑料进行表面处理加以解决。一种办法是用电晕处理,使其表面氧化,增加极性:另一种办法是在被粘的塑料表面上采用多异氰酸酯胶异氰酸酯胶水等作增粘涂层剂（底涂剂、底胶)。如熔融凹挤出薄膜在ＰET等塑料薄膜上进行挤出复合时,由于邢表面存在低聚合度的弱界面层,粘接强度不理想,使用底胶时,多异氰酸酯胶异氰酸酯在热的聚乙烯表面上扩散,使弱界面层强化,复合薄膜则具有非常好的剥离强度。 三、织物、木材等的粘接 织物、木材等基材由纤维组成,而纤维具有一定的吸湿率,并且常含有醚键、酯键、酰胺键等极性键,以及羧基、羟基等。水和羟基容易与ＰU胶水中一NＣＯ基团反应，形成牢固的氨酯键和脲键等化学键,而纤维中的极性基团与胶中的极性基团之间形成氢键，并且异氰酸酯胶胶水分子还容易渗入纤维之间。ＰＵ对于这类材料一般能形成牢固的粘接。 异氰酸酯胶聚氨酯的粘接工艺 1．表面处理 形成良好粘接的条件之一是对基材表面进行必要的处理。 被粘物表面常常存在着油脂、灰尘等弱界面层,受其影响,建立在弱界面层上的粘接所得粘接强度不易提高。对那些与异氰酸酯胶胶水表面张力不匹配的基材表面，还必须进行化学处理。表面处理是提高粘接强度的首要步骤之一。 2．清洗脱脂 一些金属、塑料基材的表面常常易被汗、油、灰尘等污染,另外,塑料表面还有脱模剂,所以这样的塑料与胶粘层仅形成弱的粘接界面。对异氰酸酯胶聚氨酯胶水来讲,金属或塑料表面的油脂与异氰酸酯胶聚氨酯相